王晓纯[1]2004年在《数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用》文中进行了进一步梳理近叁十年来，我国的海岸侵蚀呈现出地域的广泛性、类型的复杂性和强度的日趋严重性等特点。人工岬角作为一种海岸防护的工程措施，相比于其他工法更为灵活、合理、经济和有效，它顺应人与自然和谐的要求，模拟天然岬角功能，使岬间形成稳定的弧形岸线，减缓岬间海岸的侵蚀，起到保护海岸的作用，因此从水动力学角度出发，建立数学模型，数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用，对实际工程应用具有重要的参考价值。 本文用ADI算法求解沿水深平均的潮流方程，破开算子法解悬移质不平衡输沙方程及海岸演变方程，建立了二维输沙数学模型，在海岸演变方程中加入了由推移质输沙所引起的海岸变形，并考虑泥沙粒径大小、水体含盐度、含沙量、水温等因素对絮凝沉速的影响，同时考虑了沉速、水深对水体挟沙力的影响。 其后本文应用模型，数值模拟了人工岬角的存在对平直海岸地形演变的影响，数值模拟了当岬向为120°和145°情况下，人工岬角对岬间海岸的控制影响作用，并模拟了当来沙量不同情况下，对海岸演变的影响。 数值计算结果表明，人工岬角的存在对岬间海岸的稳定具有积极的意义，与前人所作物理模型试验得到的结论相吻合；在人工岬角底端处，容易产生泥沙的淤积；岬角延伸方向由120°变化为135°后，人工岬角底端的淤积厚度变小，岬间等深线偏向海岸一侧的曲率变大，但并不明显；来沙量的增加，使得人工岬角底端部的淤积量较明显增大，但岬内等深线变化依然较小；人工岬角的前端对其附近水域的水深影响较大，等深线的走向基本与人工岬角前端的形状走势一致。
王晓纯, 王永学, 吴今权[2]2004年在《数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用》文中研究说明本文应用ADI算法求解沿水深平均的潮流方程和破开算子法求解悬移质不平衡输沙方程及海岸演变方程,建立了二维输沙数学模型。在海岸演变方程中加入了由推移质输沙所引起的海岸变形,并考虑泥沙粒径大小、水体含盐度、含沙量、水温等因素对絮凝沉速的影响,考虑沉速、水深对水体挟沙力的影响。应用该数值模型研究了人工岬角对岬间形成稳定曲折岸线的影响,稳定岸线形成中被侵蚀泥沙沉积在岬后形成沙坝地形的过程,以及对岬外水域的影响。
陈超[3]2016年在《基于过程的沿岸输沙及地形演变平面二维数学模型研究》文中进行了进一步梳理沙质海岸具有丰富的自然资源和优美的风光,是人类生活的聚居地。近年来,人们对沙质海岸的开发利用日益频繁。人工建筑物的出现打破了沙质海岸原有的动力平衡,加剧了海岸地形的演变。沿岸输沙是影响沙质海岸长期地形演变的重要因素。因此,建立能合理地反映沿岸输沙分布特征的数学模型,研究人类活动影响下沙质海岸地形演变的规律具有重要意义。为了克服传统一线模型的不足,本文在提出具有横向分布悬移质沿岸输沙率公式、建立波浪与水动力实时耦合波生沿岸流数学模型的基础上,建立了非结构化网格海岸地形演变的二维数学模型,并应用于人工建筑物影响下沙质海岸沿岸输沙和地形演变规律的研究。具体的研究内容和结论如下:(1)基于能量原理建立了悬移质沿岸输沙公式,该公式可以描述沿岸输沙的横向分布。收集了大量观测数据率定公式中的能量传递系数。提出了破碎波能量传递系数与Dean数之间的关系。将公式的计算结果与野外观测数据进行比较,结果表明本文建立的公式能较合理地反映不同波浪条件下沿岸输沙的横向分布规律。(2)将本文建立的悬移质输沙公式沿破波带积分获得总沿岸输沙,收集了高质量的观测数据,对该公式以及工程中常用的总沿岸输沙公式进行比较评价。结果表明本文提出的公式、van Rijn公式和《港口与航道水文规范》公式的计算结果与实测数据具有较好的一致性。(3)将波浪模型SWAN和近岸流模型FVCOM进行实时耦合,建立了平面二维波生沿岸流数学模型。模型综合考虑了波面水滚、波浪引起的水平掺混和波流共存时底部切应力的影响。对水滚能量传递系数α和波浪引起的水平掺混公式中的经验系数λ进行敏感性分析,并基于数值实验的结果,给出了经验系数的推荐取值。收集了实验室和现场波生流的观测数据检验模型的合理性。结果表明,模型能较为合理地反映近岸波浪的传播变形以及沿岸流的分布规律。(4)基于有限体积法,建立了非结构化网格平面二维海岸地形演变数学模型。该模型由波浪模型、近岸流模型、泥沙输运模型和地形演变模型四部分组成。泥沙输运模型综合考虑了底坡对推移质输沙的影响、波浪破碎对悬移质输沙的影响和波浪上爬带沿岸输沙的作用。地形演变模型采用有限体积法求解泥沙的质量守恒方程。收集了防波堤影响下海岸地形演变的物模实验验证模型的合理性。结果表明,模型能较合理地描述防波堤周围的地形演变。(5)应用建立的海岸地形演变数学模型,研究了广东惠来电厂防波堤工程实施前后靖海湾的沿岸输沙和岸线演变规律。防波堤工程实施前,靖海湾湾顶海域的净沿岸输沙方向为自东向西,湾顶处于侵蚀状态。防波堤工程实施后,湾顶海域的净输沙方向变为自西向东,使得该区域出现了显着的泥沙淤积。卫星遥感图像与模拟结果的比较表明,模型较为合理地反映了靖海湾岸线演变的规律。
陈文超[4]2014年在《岬间湾海滩养护监测及稳定性分析》文中研究说明作者通过对国内外海滩侵蚀研究，深入了解国内较成功的的海滩养护案例，对各种海岸类型上的养滩进行了总结，对各种养滩方法进行了归纳分析和利弊研究，较系统的阐述了海滩养护的整个过程及人工抛沙养滩后的稳定性分析。在众多的养滩类型中，岬间滩养滩是最易成功的养滩类型。在本文中对其进行了着重研究，并以青岛汇泉湾海水浴场和龙口市月亮湾海水浴场两个典型的岬间湾海滩为例，从多个方面入手，分析岬间滩养滩之所以易成功且易稳定的各种因素，并对其平衡性进行了研究。经验抛物线模型的引用，使得海滩稳定性研究有了充足的理论依据。基于抛物线模型开发的Mepbay平衡岸线模拟软件的使用，使得平衡岸线的获取变得容易而高效。研究发现，青岛汇泉湾海水浴场近几年来趋于稳定的原因，是由于湾内航海学校码头的拆除，使湾内的水动力环境得以恢复，从而确保了海滩的稳定，人工抛沙养滩这一锦上添花之举，更是为获得稳定而宽阔的新滩做出了很大贡献。岬角作为突出于岸线的个体，其独特的位置和展布方向对湾内水动力环境有很重要的影响作用。尤其是对波浪的绕射影响机制使其对岸线塑造产生了极其重要的影响。由于波浪经过岬角的绕射作用，波浪从远端传播至岬间湾后，浪向发生明显改变。波能在湾内遮蔽段辐散，在湾外岬角处辐聚。波浪以一定角度投向海岸，波浪破碎并且产生沿岸流和沿岸沉积物的输运。这一沉积过程将对岸线进行调整，从而减小岸线与主入射波向线的夹角，沿岸流效率变小，使海滩逐渐接近平衡，不辅硬工程（如离岸坝、潜堤），也能达到理想的养滩效果，如青岛汇泉湾海水浴场改造工程，两个天然岬角对汇泉湾的庇护使得不辅以硬工程的开敞式养滩成为可能。汇泉湾两个岬角独特的位置和展布方向以及与常浪向之间的相互作用，对于人们进行岬间养滩的岬角位置和方向的布设有很好的借鉴意义，湾内码头产生的负面效果也为人们以后的海岸工程实践中敲响了警钟。作为建立人工岬角进行抛沙养滩的成功案例，龙口市月亮湾海水浴场不但向人展示了人工岬角养滩的有效性和可行性，更为岬间湾海滩的平衡性分析提供了现实依据。通过人为的模仿大自然，构筑人工岬角，在平直的沙岸上进行养滩实践。基于月亮湾当地的波候条件，两个人工岬角的间距和展布位置及方向都采取了较适宜的设计，从而使岬角对于维持湾内岸线稳定的水动力环境产生足够的作用。通过岸线模拟发现，月亮湾海水浴场海滩目前的形态与拟合出的平衡岸线基本一致，而通过剖面监测过程中的单宽沙量的变化也很轻微，说明无论是从平面上还是剖面上，月亮湾海水浴场海滩已趋于平衡状态，即平衡平面和平衡剖面。调查研究发现，龙口市月亮湾海水浴场除了能保持自身的稳定状态不受侵蚀外，还在西南侧岬角波影区内出现了极其缓慢的淤积现象。说明两人工岬角之间的距离仍然有增大的可能，从而可以获得更长更宽阔的海滩，其实用工程价值和旅游经济价值显而易见。
参考文献：
[1]. 数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用[D]. 王晓纯. 大连理工大学. 2004
[2]. 数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用[C]. 王晓纯, 王永学, 吴今权. 第十八届全国水动力学研讨会文集. 2004
[3]. 基于过程的沿岸输沙及地形演变平面二维数学模型研究[D]. 陈超. 天津大学. 2016
[4]. 岬间湾海滩养护监测及稳定性分析[D]. 陈文超. 中国海洋大学. 2014